(57)【要約】【課題】製品の一部分が設置面の傾斜によって形状変化したり、体積および質量が増減する変形ユニットを有する製品を傾斜した設置面に設置した場合に、変動する重心から作用する自重作用範囲と、製品の設置面での支持範囲との関係の評価が簡単に行うことができる重心解析装置を提供する。【解決手段】製品を構成する各ユニットの３Ｄモデルの形状情報と、マスプロパティ情報に基づいて、各ユニットの形状情報から得られた簡略モデルに質量情報と重心位置とを関係付けた擬似モデルを生成し、製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを形状情報に基づいて生成し、擬似モデルと製品に含まれる各変形ユニットの変動範囲と設置面傾斜情報とを用いて製品全体の重心位置を算出し、製品全体の重心位置と予め設定された設置面傾斜情報とを用いて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成し、製品全体の重心位置と自重作用方向モデル１３６ａと製品支持範囲モデルとを関係づけて出力した重心解析装置。【選択図】図１
2005222303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状または体積が変化する変形ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置であって、
各ユニットの３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とを用いて、各ユニットの前記形状情報から得られた簡略モデルに前記質量情報と重心位置情報とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、
前記形状情報を用いて製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを生成する製品支持範囲モデル生成部と、
製品を設置する面の傾斜方向を含む設置面傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、
製品が傾斜面に設置された場合に各変形ユニットが取り得る形状および体積の変動範囲を可変情報として設定する可変情報設定部と、
前記擬似モデル、可変情報および設置面傾斜情報とを用いて複数の変動条件を作成し、各変動条件ごとに製品全体の重心位置を算出する重心位置計算部と、
前記変動条件ごとに算出した製品全体の重心位置と設置面傾斜情報とを用いて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、
前記製品全体の重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとを関連付けて出力する出力部とを備えたことを特徴とする重心解析装置。
【請求項２】
可変情報設定部は、製品全体の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、製品を設置する面の傾斜方向と変形ユニットの組み合わせからなる変動条件を、設定された計算回数に相当する数だけ作成することを特徴とする請求項１に記載の重心解析装置。
【請求項３】
自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求める距離測定部をさらに備え、出力部は製品全体に対する重心位置とモデル間最短距離とを関連付けて出力することを特徴とする請求項１に記載の重心解析装置。
【請求項４】
出力部は、各変動条件ごとに求めた製品全体に対する重心位置とモデル間最短距離とをテキストデータとして出力することを特徴とする請求項３に記載の重心解析装置。
【請求項５】
選別条件を設定する選別条件設定部と、製品全体に対する重心位置とモデル間最短距離の情報を用いて、設定された選別条件に適合するような所望の情報のみを抽出するデータ処理部とをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の重心解析装置。
【請求項６】
自重作用方向モデルから製品の設置面において自重が作用する範囲を抽出する事により自重作用範囲モデルを生成する自重作用範囲モデル生成部をさらに備え、出力部が製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを同時に表示する表示部を有することを特徴とする請求項１に記載の重心解析装置。
【請求項７】
前記変形ユニットは、その設置面が傾斜している場合に形状が変化する部材、または体積および質量が変動する部材からなることを特徴とする請求項１の重心解析装置。
【請求項８】
形状または体積が変化する変形ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品について重心解析を行う重心解析装置の各機能を、コンピュータに実現させるための重心解析プログラムであって、
各ユニットの３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とを用いて、各ユニットの前記形状情報から得られた簡略モデルに前記質量情報と重心位置情報とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成機能と、
前記形状情報を用いて製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを生成する製品支持範囲モデル生成機能と、
製品を設置する面の傾斜方向を含む設置面傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定機能と、
製品が傾斜面に設置された場合に各変形ユニットが取り得る形状および体積の変動範囲を可変情報として設定する可変情報設定機能と、
前記擬似モデル、可変情報および設置面傾斜情報とを用いて複数の変動条件を作成し、各変動条件ごとに製品全体の重心位置を算出する重心位置計算機能と、
前記変動条件ごとに算出した製品全体の重心位置と設置面傾斜情報とを用いて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成機能と、
前記製品全体の重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとを関連付けて出力する出力機能とをコンピュータに実現させるための重心解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元（３Ｄ）モデルから製品の重心位置を解析する重心解析装置に関し、さらに詳細にはパラメトリック機能を有するＣＡＤ装置にて製品の３Ｄデータを利用し、製品全体としての形状が変化する据え置き型製品の重心位置情報を抽出し、その製品を傾斜面に設置する場合の製品支持範囲の適性可否を判断する重心解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
据え置き型の製品の設計支援ツールとして、昨今、中実のソリッドモデル又は中空のサーフェスモデルを生成でき、これらのモデルの生成方法や履歴、寸法、比重等のパラメータを記憶し、さらに記憶された履歴または値を修正することによって自動的にモデルを計算、修正することが可能なパラメトリック機能を有した３次元ＣＡＤシステム（３Ｄ−ＣＡＤ）が多用されている。
【０００３】
このようなＣＡＤシステムでは、３Ｄモデル情報から単一あるいは複数の部品（ユニット）からなる製品全体の重心位置を算出する機能を有している。また、３Ｄモデル情報を有効活用し、一部の部品の質量変化に伴う組立品全体の重心位置変化を３Ｄモデル上で解析し、グラフ上にプロット出力するシステムも考案されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】特許２７１９２４８号公報（第１頁〜第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般のＣＡＤシステムでは、上述したように単一ないし複数の部品からなる製品全体モデルとしての重心位置の算出は可能である。また、特許文献１のシステムにおいては、その一部の部品の質量変化による全体重心変化も求めることができる。しかしながら、単純に重心位置を算出することだけを目的とする場合は、製品が設置される基台の傾斜状態については何ら意識されることはない。
【０００６】
実際の据え置き型製品は必ずしも水平な基台面に設置されるとは限らない。傾斜した面に設置する場合で、しかも製品の一部の変形部の形状変化や体積増減によって重心位置が変化する時も製品が転倒しないように設計しなければならない。そのような配慮を行うためには、単に製品の重心位置だけでなく、傾斜面に設置する場合に重心位置から作用する自重の作用範囲と、基台面に接する製品側の設置面での支持形状、支持範囲とを対比し、設計が適切であるかを知る必要がある。さらに、製品が転倒しないための条件としては、あらゆる傾斜面の傾斜方向、製品の変形部の変動状態が加味されていなければならない。
【０００７】
ところが、このような製品の設置面での自重作用範囲と支持範囲との関係を変動状態ごとに一覧で確認したり、モデル化によって可視的に対比評価することはできなかった。
【０００８】
そこで本発明は、据え置き型製品であって、設置面の傾斜や体積増減等の要因により、製品の一部の形状や体積が変化する変形ユニットを備えた製品を、任意角度傾斜した設置面に設置する場合に、変動する重心から作用する自重作用範囲と製品の設置面での支持範囲との関係を評価することができ、設計を支援することができる重心解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の重心解析装置は、形状または体積が変化する変形ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品の重心解析装置であって、各ユニットの３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とを用いて、各ユニットの前記形状情報から得られた簡略モデルに前記質量情報と重心位置情報とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成部と、前記形状情報を用いて製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを生成する製品支持範囲モデル生成部と、製品を設置する面の傾斜方向を含む設置面傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定部と、製品が傾斜面に設置された場合に各変形ユニットが取り得る形状および体積の変動範囲を可変情報として設定する可変情報設定部と、前記擬似モデル、可変情報および設置面傾斜情報とを用いて複数の変動条件を作成し、各変動条件ごとに製品全体の重心位置を算出する重心位置計算部と、前記変動条件ごとに算出した製品全体の重心位置と設置面傾斜情報とを用いて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成部と、前記製品全体の重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとを関連付けて出力する出力部とを備えたことを特徴とする重心解析装置を提供するものである。
【００１０】
この発明では、複数のユニットにより構成される製品を解析対象とするが、特に、設置面の傾斜により形状が変化するか、或いはユニット自体の体積や質量が変動する変形ユニットを含んでいる製品を解析対象とする。
【００１１】
この発明において、前記変形ユニットは、その設置面が傾斜している場合に形状が変化する部材、または体積および質量が変動する部材からなるものである。
変形ユニットを有する製品としては、たとえば石油ファンヒーター、加湿器、除湿機、コーヒーメーカーなど、少なくとも１つ以上の変形する部分を備えた据え置き型の製品がある。
【００１２】
製品を構成するユニットを決定する場合、サイズ，機能，位置などを基準として種々の分割の方法があり、決定基準を一意に定めることはできないが、この発明の重心解析を容易に実行するためには、製品を機能ごとに分割してユニットを決定することが好ましい。また、分割するユニットの数の上限は特に制限されず、任意の数とすることができる。
また、製品に含まれる変形ユニットの数は１つだけであってもよく、また複数であってもよい。
【００１３】
製品を構成する各ユニットを特徴づける情報としては、３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とが提供される。これらの情報は、ＣＡＤシステムによる周知の方法で作成される。
【００１４】
擬似モデル生成部は、３Ｄモデルの形状情報とマスプロパティ情報とを用いて、各ユニットの形状を簡略化した簡略モデルに質量情報と重心位置情報とを関係つけた擬似モデルを生成するが、この擬似モデルは、各ユニット単位で生成される。
製品支持範囲モデル生成部は、より詳しくは、製品を基台上に設置するときに製品側の設置面となる部分を含むユニットから、製品を設置したときの支持範囲を算出し、製品支持範囲モデルを生成し記憶する。
可変情報設定部は、製品が傾斜面に設置された場合に、各変形ユニットが取り得る形状および体積の変動範囲を可変情報として設定し、記憶する。
ここで、形状の変動範囲を定める可変情報としては、たとえば、傾斜面からの傾きを表す角度の情報があげられる。また、体積の変動範囲を定める可変情報としては、変形ユニットに内在する部材の質量の増減や、位置の変化などの情報があげられる。
この発明の重心解析装置によれば、自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの位置関係の情報が変動条件ごとに得られるので、各変動条件に対する製品の転倒しやすさなどの性能についての情報が容易に把握できる。
【００１５】
また、この発明において、可変情報設定部は、製品全体の重心位置を算出する計算回数を設定することにより、製品を設置する面の傾斜方向と変形ユニットの組み合わせからなる変動条件を、設定された計算回数に相当する数だけ作成するようにしてもよい。
これによれば、計算回数を多めに設定することにより計算時間を十分にかけて高い精度で重心解析を行うことができ、計算回数を少なめに設定することによりあまり時間をかけずに精度を求めないで重心解析を行うこともできる。しかもそのような解析の設定を、計算回数という数値を変更するだけで簡単に行うことができる。
【００１６】
また、自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求める距離測定部をさらに備え、出力部は製品全体の重心位置と前記モデル間最短距離とを関連付けて出力するようにしてもよい。
たとえば、製品支持範囲モデルの範囲内に自重作用方向モデルがあるときは、製品は転倒しにくく、範囲外になると転倒のおそれが生じることを意味する。また、自重作用方向モデルが製品支持範囲モデルの周囲から中央に向かうほど安定することを意味する。上記のように、最短距離を求めれば、転倒の有無や安定性を数値情報であるモデル間最短距離を用いて把握することができる。また、後述するように、モデル間最短距離が長いと安定であり、一定値よりも短いと転倒しやすいと判断できる。すなわち、このモデル間最短距離は、転倒のしやすさのパラメータとして利用できる。
【００１７】
また、出力部は、各変動条件ごとに求めた製品全体に対する重心位置とモデル間最短距離とをテキストデータとして出力するようにしてもよい。
これによれば、製品全体の重心位置と転倒しやすさの目安となるモデル間最短距離をテキストデータとして一覧表示することにより、各変動条件ごとの製品の状態を容易に把握できる。
【００１８】
さらに、選別条件を設定する選別条件設定部と、製品全体の重心位置とモデル間最短距離の情報を用いて、設定された選別条件に適合するような所望の情報のみを抽出するデータ処理部とをさらに備えてもよい。
これにより、選別条件を満たす必要な情報のみを抽出して出力することができるので、解析結果についてのより適切かつ迅速な把握ができる。
【００１９】
また、製品の設置面において自重が作用する範囲を示す自重作用範囲モデルを生成する自重作用範囲モデル生成部をさらに備え、出力部が製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを同時に表示する表示部を含むようにしてもよい。
これにより、製品の支持範囲と自重作用範囲とがどのような位置関係にあるかを視覚的に把握することができる。
【００２０】
また、この発明は、形状または体積が変化する変形ユニットが含まれる複数のユニットを組み立てることにより構成される製品について重心解析を行う重心解析装置の各機能を、コンピュータに実現させるための重心解析プログラムであって、各ユニットの３Ｄモデルの形状情報と、各ユニットの重心位置情報および質量情報を含むマスプロパティ情報とを用いて、各ユニットの前記形状情報から得られた簡略モデルに前記質量情報と重心位置情報とを関係付けた擬似モデルを生成する擬似モデル生成機能と、前記形状情報を用いて製品の設置面での支持範囲を表す製品支持範囲モデルを生成する製品支持範囲モデル生成機能と、製品を設置する面の傾斜方向を含む設置面傾斜情報を設定する設置面傾斜情報設定機能と、製品が傾斜面に設置された場合に各変形ユニットが取り得る形状および体積の変動範囲を可変情報として設定する可変情報設定機能と、前記擬似モデル、可変情報および設置面傾斜情報とを用いて複数の変動条件を作成し、各変動条件ごとに製品全体の重心位置を算出する重心位置計算機能と、前記変動条件ごとに算出した製品全体の重心位置と設置面傾斜情報とを用いて製品を傾斜面に設置する場合の自重作用方向を表す自重作用方向モデルを生成する自重作用方向モデル生成機能と、前記製品全体の重心位置と自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとを関連付けて出力する出力機能とをコンピュータに実現させるための重心解析プログラムを提供するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、傾斜面に設置される据え置き型製品について、その製品の３Ｄモデルに基づいて、製品の形状が様々に変化した状態での重心解析が可能となる。このように３Ｄデータ、つまり設計時点において重心解析が可能となるので、設計者は製品の重心を考慮しながら設計することが可能となる。
【００２２】
また、変動条件ごとに求めた重心位置とモデル間最短距離情報をテキスト出力するので、製品の変動状態ごとの重心位置が一覧で把握できるとともに、モデル間最短距離情報からその作用範囲が設置面形状に対して適切であるかを把握できる。
【００２３】
また、製品全体の重心位置を算出する計算回数を設定しているので、設定された計算回数に基づいて各変形ユニットの状態の組み合わせの数を決定するようにすれば、計算回数の数値設定だけで簡単に重心解析の精度と計算時間との調整を図ることができる。
【００２４】
また、自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの関係として自重作用方向モデルと製品支持範囲モデルとの間のモデル間最短距離を求めて、製品全体での各変動状態について重心位置とモデル間最短距離との情報を関連付けて出力するようにすれば、転倒しやすさを数値情報として把握することができる。
【００２５】
また、選別条件に基づいて重要な情報のみ選別することができるようにすれば、実際の重心計算を多くの条件で行い、検証精度を上げ、必要な情報のみ取り出すことが可能となる。
【００２６】
また、自重作用範囲と製品支持範囲とをモデル化して同時に表示するようにすれば、可視的に計算結果を評価することが可能となり、感覚的な重心評価が行い易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の重心解析装置の実施形態について説明する。ただし、本発明はここで説明する具体例に限定されるものではない。
【００２８】
＜重心解析装置の構成＞
まず、重心解析装置のハードウェア構成について説明する。この装置は、キーボードやマウスなどからなる入力装置、液晶パネルやＣＲＴなどからなる出力装置のひとつとしての表示装置、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤＤおよびＩ／Ｏインタフェースなどからなるコンピュータ装置で構成される。また、必要に応じて、プリンタなど表示装置以外の他の出力装置や、外部メモリであるＣＤＲＯＭ、フロッピディスク、ＩＣカード等の記録媒体読取装置を備えてもよい。また、プログラムや外部データ等の読込が必要な場合に通信機能を設けて、ＬＡＮやインターネット等のネットワークを介して、データの送受信ができるようにしてもよい。
【００２９】
本発明の具体例として、複数の変形ユニットを有する据え置き型製品の重心解析について説明する。
図２に、具体的な製品の一実施例として、石油ファンヒーターの３Ｄモデルの斜視図を示す。この石油ファンヒーター２００の場合、機能ごとに分割し、本体部２０１、本体内燃料部２０２、カートリッジタンク燃料部２０３の３つのユニットに分割するものとする。ここで、本体内燃料部２０２とカートリッジタンク燃料部２０３が、変形ユニットに相当する。
【００３０】
本体部２０１は石油ファンヒーター本体モデルであり設置面に直接設置する部分である。また、本体内燃料部２０２やカートリッジタンク燃料部２０３を収納するそれぞれのタンク自体も含んでいる。本体部２０１自体は変形する物ではない。
本体内燃料部２０２は、本体内燃料タンクに収納された場合の燃料形状モデルであり、その形状は、燃料の消費状況により液面が上下したり、設置面の傾斜によっての液面が傾斜する等、変形する性質を持っている。
カートリッジタンク燃料部２０３はカートリッジタンクに収納された場合の燃料形状モデルであり、その形状も本体内燃料部２０２と同様に、変形する性質を持っている。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態である重心解析装置の構成を機能ごとに分けて説明する。図１に、本発明の一実施例の重心解析装置およびこの装置で扱う３Ｄモデルの構成ブロック図を示す。
【００３２】
まず、３Ｄモデルについて説明する。３Ｄモデル１００は、重心解析装置１３０で設計を行おうとする製品に関する情報であり、予めＣＡＤシステムにより作成したものである。この３Ｄモデル１００は、ハードディスクなどの書きかえ可能な記憶装置に記憶される。本例では石油ファンヒーター２００が対象となる。この３Ｄモデル１００には、実際の製品の形状情報１１０が機能ごとにユニット化された形式で含まれている。ユニットごとに３つに分けられた第１形状情報１１１は本体部２０１の３Ｄモデルの情報、第２形状情報１１２は本体内燃料部２０２の３Ｄモデルの情報、第３形状情報１１３はカートリッジタンク燃料部２０３の３Ｄモデルの情報を有している。尚、実際の製品ではカートリッジタンクは取り外し可能であり、カートリッジタンク燃料部２０３を収容するカートリッジタンク自体の形状はこの場合本体部２０１に含まれる。
【００３３】
３Ｄモデル１００には、形状情報１１０の他に、少なくともユニットごとの重心位置と質量情報とがマスプロパティ情報１２０として備えられている。すなわち、第１マスプロパティ情報１２１は第１形状情報１１１に対する重心位置と質量情報を、第２マスプロパティ情報１２２は第２形状情報１１２に対する重心位置と質量情報を、第３マスプロパティ情報１２３は第３形状情報１１３に対する重心位置と質量情報をそれぞれ有している。
なお、形状情報１１０及びマスプロパティ情報１２０は、ユニットの数だけ生成される。
【００３４】
次に、重心解析装置１３０について説明する。図１に示すように、重心解析装置１３０は、機能的に分けると擬似モデル生成部（第１擬似モデル生成部１３１、第２擬似モデル生成部１３２、第３擬似モデル生成部１３３）と、重心位置計算部１３４と、製品支持範囲モデル生成部１３５と、自重作用方向モデル生成部１３６と、距離測定部１３７と、データ処理部１３８と、出力部（テキスト出力部）１３９と、自重作用範囲モデル生成部１４０と、可変情報設定部１４１と、設置面傾斜情報設定部１４２と、選別条件設定部１４３とから構成される。
【００３５】
可変情報設定部１４１は、製品の各ユニットの変動範囲（上限、下限）と設置面が傾く方向角（方位）を表す角度の変動範囲と、それらの変動範囲内で幾通りの変動条件に対して重心算出を行うかの計算回数とを設定するものであり、これらの値は可変情報１４１ａとして記憶する（図３参照）。
可変情報１４１ａに含まれる数値を具体的に説明すると、本体内燃料部２０２の水位変動範囲（例えば０ｍｍ〜５０ｍｍという数値情報）と、カートリッジタンク燃料部２０３の水位変動範囲（例えば０ｍｍ〜２５０ｍｍという数値情報）と、製品が設置された設置面がどの方向（前後左右方向）に向かって傾斜するのかを示す情報（例えば０度〜３５９度という数値情報）である（図４参照）。
【００３６】
また、計算回数は、それらの変動範囲内での本体内燃料部２０２とカートリッジタンク燃料部２０３の水位変動状況と、設置面の傾斜する方向を表す角度の変動状況とを、幾通りの組み合わせにおいて重心算出するのかを設定する数値情報である。この数値が多いほど多くの変動状態の組み合わせについての検証が行えるため、高い精度の検証を行う場合はこの数値を大きくすることが好ましい。ただし、数値を大きくすれば精度が高くなる代わりに、処理時間を要することになるので、目的に応じて適切な数値を設定する。ここでは１０００回と設定する。
【００３７】
本実施例での設置面傾斜情報設定部１４２は、製品の設計条件のひとつである製品を設置する面の傾斜角度を任意に設定するものである。ここでは傾斜角度を１５度と設定する。更に設置面が前後左右どの方向に１５度傾くのかを示す角度方向情報も設定する。この角度方向情報は前述の可変情報設定部１４１で範囲指定される。これら２つの情報を合わせて、設置面傾斜情報１４２ａとして記憶する（図３参照）。
【００３８】
選別条件設定部１４３は、データ処理部１３８の行うデータの選別処理に必要な条件を設定するものであり、この条件は選別条件値１４３ａとして記憶される。
【００３９】
擬似モデル生成部は、３つの生成部（第１擬似モデル生成部１３１、第２擬似モデル生成部１３２、第３擬似モデル生成部１３３）からなるが、第１擬似モデル生成部１３１は、第１形状情報１１１および第１マスプロパティ情報１２１に基づいて、各ユニットと同質量で同重心の簡単な形状のソリッドからなる擬似モデル（第１擬似モデル１３１ａ）を生成するものである。
【００４０】
一方、第２擬似モデル生成部１３２は、形状情報１１０の第２形状情報１１２に基づいて、同形状をそのまま複製し、さらに第２マスプロパティ情報１２２に基づいて同質量のソリッドからなる第２擬似モデル１３２ａを生成するものである。
また、第３擬似モデル生成部１３３においても、形状情報１１０の第３形状情報１１３に基づいて、同形状をそのまま複製し、さらに第３マスプロパティ情報１２３に基づいて同質量のソリッドからなる第３擬似モデル１３３ａを生成するものである。
このように第２擬似モデル１３２ａと第３擬似モデル１３３ａの生成において、実際の３Ｄモデルと同形状、同質量の擬似モデルを生成するのは、これらのモデルが実際には液体であり、設置面の傾斜や燃料増減によって随時そのユニットの重心位置、質量が変動するため、実際の形状を随時変形させて重心計算をする必要があるからである。
【００４１】
重心位置計算部１３４は、可変情報１４１ａ、第１擬似モデル１３１ａ、第２擬似モデル１３２ａおよび第３擬似モデル１３３ａに加えて、設置面傾斜情報１４２ａも参照することにより、３Ｄモデルの重心位置を計算するものである。その際可変情報１４１ａ（各ユニットの水位変動範囲と設置面の傾斜方向角範囲）と設置面傾斜情報１４２ａ（設置面の傾斜角）に基づき、第２擬似モデル１３２ａ、第３擬似モデル１３３ａの液面が常に絶対水平面と平行になるよう変形させた状態の形状情報を生成する。この変形後の形状情報を用いて、各ユニットを組み立てた製品全体としての重心位置を計算し、重心位置モデル１３４ａとして記憶する。このようなモデルの変形はパラメトリックＣＡＤシステムの周知の機能により行う事が可能である。製品全体としての重心位置の計算に用いる算術式自体は公知の計算式を用いることができる。
【００４２】
製品支持範囲モデル生成部１３５は、３Ｄモデル１００の形状情報１１０から、製品の設置面を有するユニットを抽出し、製品が設置面上で製品自体の自重を支持する範囲をモデル化し、製品支持範囲モデル１３５ａの情報を生成するものである。この抽出処理は、設計者が抽出すべきユニットを直接指示入力するかまたは各ユニットの位置関係等を用いて自動抽出する。
【００４３】
自重作用方向モデル生成部１３６は、設置面傾斜情報１４２ａと、重心位置計算部１３４で求められた重心位置とから、製品全体の重心位置１３４ａに作用する自重の作用方向をモデル化し、自重作用方向モデル１３６ａの情報を生成するものである。
【００４４】
距離測定部１３７は、上記のようにして求められた製品支持範囲モデル１３５ａと自重作用方向モデル１３６ａとの距離を測定し、モデル間最短距離（Ｌ）を求めるものである。
【００４５】
データ処理部１３８は、選別条件１４３ａに基づいて重心位置計算部１３４の求めた重心座標や距離測定部１３７が求めたモデル間最短距離（Ｌ）のデータを選別するものである。たとえば、モデル間最短距離（Ｌ）を選別条件として設定して、安定なデータのみを抽出する。ここでモデル間距離（Ｌ）は製品の転倒しやすさの目安となるものである。なお、このデータ処理部１３３での処理は、設計者の必要に応じて任意に実行すればよい。
【００４６】
出力部１３９は、算出された製品全体での各状態の重心位置、モデル間最短距離（Ｌ）などの情報を出力するものである。出力形式は出力装置の種類により異なるが、表示装置に出力する場合は、自重作用方向モデル１３６ａや製品支持範囲モデル１３５ａを画面表示したり、変動条件ごとに、重心位置、モデル間最短距離をテーブル形式にてテキストデータで出力したりする。
出力装置としてプリンタを接続した場合は、自重作用方向モデル１３６ａや製品支持範囲モデル１３５ａを印刷したり、変動条件ごとの重心位置、モデル間最短距離を印刷したりする。
【００４７】
自重作用範囲モデル生成部１４０は、変動条件ごとの製品全体の重心位置から、設置面上で自重が作用する位置に点情報を生成するものである。ここで生成される自重作用範囲モデル１４０ａは可変情報ごとの点群となる。また、変動条件とは、たとえば、本体内燃料部２０２の燃料の液位が１０ｍｍ、カートリッジタンク燃料部２０３の燃料の液位が１００ｍｍ、設置面の傾斜方向角が９０度の場合等、重心計算時の一条件を意味する。
【００４８】
＜重心解析装置の解析処理の説明＞
次に、重心解析装置１３０による動作を説明する。図３に、本実施例における重心解析装置１３０の解析処理手順を説明するフローチャートを示す。図４に、重心解析装置の解析処理で生成されるモデルの説明図を示す。
【００４９】
ステップＳ３０１：
第１〜第３擬似モデル生成部１３１〜１３３が、ハードディスク等に格納された３Ｄモデル１００から形状情報１１０とマスプロパティ情報１２０を取得し、第１〜第３擬似モデル１３１ａ〜１３３ａを生成する。図４に示すように、第１擬似モデル１３１ａは、第１マスプロパティ情報１２１から生成された本体部２０１の擬似モデルである。この擬似モデル１３１ａは、本体部２０１自体の外形形状は省略されて表示されておらず、その重心位置に相当するＸＹＺ座標位置に、簡易モデルが表示されている。一方、図４の第２擬似モデル１３２ａは、第２形状情報１１２に基づいて、同形状をそのまま複製し、第２マスプロパティ情報１２２に基づいて同質量のソリッドからなる本体内燃料部２０２を表示した擬似モデルである。同様に、第３擬似モデル１３３ａも第３形状情報１１３に基づいて、同形状をそのまま複製し、第３マスプロパティ情報１２３に基づいて同質量のソリッドからなるカートリッジタンク燃料部２０３を表示した擬似モデルである。
【００５０】
ステップＳ３０２：
次に、製品支持範囲モデル生成部１３５が、形状情報１１０のうち、設置面を有する情報である第１形状情報１１１を用いて、製品支持範囲モデル１３５ａを生成する。この例の場合、本体部２０１の設置面形状が製品支持範囲モデル１３５ａに該当する。このモデル１３５ａは、図４に示すように、設置面形状より大きなサーフェスやソリッドに設置面形状の穴を空けたモデルとして表現される。
【００５１】
ステップＳ３０３：
ここでは、重心位置計算部１３４が、重心位置を計算するが、まず可変情報１４１ａと、設置面傾斜情報１４２ａとから各ユニットの変動範囲，設置面の傾斜方向範囲および計算回数（１０００回）を取得する。次に、重心位置計算部１３４は本体内燃料部２０２とカートリッジタンク燃料部２０３と設置面の傾斜方向の変動範囲内で、万遍なく１０００通りの変動条件を作成する。変動条件は、前記したように本体内燃料部２０２の燃料の液位、カートリッジタンク燃料部２０３の燃料の液位、設置面の傾斜方向角の各情報から構成される。これらの変動条件のうち、最初の変動条件を選択し、第１〜第３擬似モデル１３１ａ、１３２ａ、１３３ａを生成して重心計算を行い、製品全体の重心位置モデル４０１を作成する。この重心位置モデル４０１は、各ユニットを組み立てた製品全体としての重心位置に作成される点情報や座標系情報から構成される。
【００５２】
ステップＳ３０４：
自重作用方向モデル生成部１３６が、設置面傾斜情報１４２ａを用いて自重作用方向モデル１３６ａを生成する。
図５に、自重作用方向モデル１３６ａの説明図を示す。重心５０１から重力の作用方向５０３、つまり水平な設置面５０４上に製品を設置する場合（図５（ａ）参照）、自重は、重心５０１を通り設置面５０４に垂直な直線ａ５０２の方向に作用する。仮に１５°傾いた設置面５０６に製品を設置すれば（図５（ｂ）参照）、重心の作用方向５０３は重心５０１から直線ａに対して１５°傾いた直線ｂ５０５の方向に作用する。この直線ｂ５０５の重心５０１から設置面までの線分を、カーブモデルとして作成したのが自重作用方向モデル１３６ａである。図４では、自重作用方向モデル１３６ａは、重心位置モデル４１０から×印までの線分として表示されている。
【００５３】
ところで、石油ファンヒーターの各燃料部のように、設置面の傾斜によってその形状が変わる部分を含む製品の場合、同じ残油量の石油ファンヒーターが、同じ１５°傾斜する場合でも、傾斜する方向によって本体内燃料部２０２の中の燃料とカートリッジタンク燃料部２０３の中の燃料の形状が変化する。それに伴ってそれぞれの燃料部単独でもその重心位置は変化する。たとえば、図５（ｂ）は、製品本体が前面方向へ１５度傾いた場合唯一の重心５０１を示している。他の方向へ傾いた場合は、別の変動条件として計算しなければならない。そのために可変情報設定部１４１では、設置面の傾斜する方向（角度の範囲）を可変情報１４１ａとして設定できるようにしている。この自重作用方向モデル１３６ａはカーブモデルである。
【００５４】
ステップＳ３０５：
距離測定部１３７が、自重作用方向モデル１３６ａと、製品支持範囲モデル１３５ａとのモデル間最短距離（Ｌ）４０２を算出する。
ステップＳ３０６：
計算実行回数がカウントされ、可変情報１４１ａで設定された計算回数（ｎ＝１０００）に満たない場合はＳ３０３に戻り、次の変動条件についてＳ３０３からＳ３０６の処理を繰り返す。この例では１０００通りの変動条件に対し繰り返し計算を行い、変動条件毎の解析データ（重心位置モデル４０１，自重作用方向モデル１３６ａ，モデル間最短距離４０２）が蓄積される。計算回数ｎに達すればＳ３０７に進む。
【００５５】
ステップＳ３０７：
選別条件１４３ａを用いて、必要なデータの選別処理をするか否かを判断する。選別条件１４３ａが設定されている場合はＳ３０８に進み、選別を行わない場合はＳ３０９に進む。
【００５６】
ステップＳ３０８：
データ処理部１３８が選別条件１４３ａを用いて解析データを選別する。図４の製品において、少なくとも自重作用方向モデル１３６ａが製品支持範囲モデル１３５ａの穴の中に収まっていない場合は、転倒の可能性が高いと判断される。つまりＳ３０５で測定されたモデル間最短距離（Ｌ）４０２は、値が大きい程重心位置が良好で、小さいほど悪いという意味を持つ。したがって、選別条件１４３ａとしてモデル間最短距離（Ｌ）４０２を採用すれば、解析データを転倒の可能性についてグループ分けをすることができる。たとえば、「距離Ｌが転倒の目的の目安となる設定値Ａよりも小さい解析データを抽出する」という選別条件を設定した場合、この選別条件（Ｌ＜Ａ）を満たす解析データを抽出すれば、１０００個の解析データの中から転倒危険度の高い解析データだけを抽出することが可能となる。
【００５７】
ステップＳ３０９：
出力部１３９が、少なくとも変動条件、重心位置、モデル間最短距離（Ｌ）４０２を含む解析結果をテキスト情報として出力する。
図６に、出力情報の一実施例を示す。この例では、可変情報である変動条件（傾斜方向角、本体内燃料残量、カートリッジタンク燃料残量）ごとに、本体重心位置、重心作用位置およびモデル間最短距離Ｌを関係付けて出力したものを示している。ただし出力内容はこれに限るものではなく、たとえば転倒の可能性の有無の情報（「転倒可能性あり」という文字情報など）を表示してもよい。
【００５８】
ステップＳ３１０：
ここでは、上記一連の解析処理で求められた情報を用いて、解析結果を一つのモデルとして可視的に表示する。
図７に、モデルの可視表示例の説明図を示す。Ｓ３１０では、出力部１３９が出力したテキストデータの内、変動条件ごとの本体重心位置を利用して、変動条件ごとに、自重作用方向モデル１３６ａの設置面側端点位置に点情報として表示する。この点情報は、Ｓ３０９で出力された変動条件の数だけ作成され、図７に示すように多数の×印で表示される。
図７は、点情報からなる自重作用範囲モデル７０１とともに、ステップＳ３０２で生成された製品支持範囲モデル１３５ａとを同時に可視化表示したものを示している。図７には、モデル１３５ａの範囲内に収まった点情報７０１のみを示している。
【００５９】
図７によれば、設計者は可視化されたモデルから、その製品を１５°傾斜した面に設置した場合でかつ、製品の変形部が様々な状態に変化した場合の、製品の支持範囲と自重の作用範囲とがどのような位置関係に有るかを視覚的に容易に対比することができる。また、製品支持範囲モデル１３５の中に、設計基準や過去の実績から求められる設計目標範囲７０２をカーブ等の情報でモデリングして表示することにより、変形時の重心と設計目標との可視的な比較を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の重心解析装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明に適用される製品の一実施例である石油ファンヒーターの３Ｄモデルを説明する図である。
【図３】この発明の重心解析装置による解析処理手順を説明するフローチャートである。
【図４】この発明の重心解析装置の解析処理で生成されるモデルの説明図である。
【図５】この発明において、自重作用方向モデルを説明する図である。
【図６】この発明における出力情報の一実施例の説明図である。
【図７】この発明において、製品支持範囲モデルと自重作用範囲モデルとを可視表示した図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００：３Ｄモデル
１１０：形状情報
１１１：第１形状情報
１１２：第２形状情報
１１３：第３形状情報
１２０：マスプロパティ情報
１２１：第１マスプロパティ情報
１２２：第２マスプロパティ情報
１２３：第３マスプロパティ情報
１３０：重心解析装置
１３１：第１擬似モデル生成部
１３１ａ：第１擬似モデル
１３２：第２擬似モデル生成部
１３２ａ：第２擬似モデル
１３３：第３擬似モデル生成部
１３３ａ：第３擬似モデル
１３４：重心位置計算部
１３５：製品支持範囲モデル生成部
１３５ａ：製品支持範囲モデル
１３６：自重作用方向モデル生成部
１３６ａ：自重作用方向モデル
１３７：距離測定部
１３８：データ処理部
１３９：出力部
１４０：自重作用範囲モデル生成部
１４１：可変情報設定部
１４１ａ：可変情報
１４２：設置面傾斜情報設定部
１４２ａ：設置面傾斜情報
１４３：選別条件設定部
１４３ａ：選別条件
４０１：重心位置モデル
４０２：モデル間最短距離
７０１：自重作用範囲モデル
７０２：設計目標範囲
【図１】
2005222303.tif 000003
【図２】
2005222303.tif 000004
【図３】
2005222303.tif 000005
【図４】
2005222303.tif 000006
【図５】
2005222303.tif 000007
【図６】
2005222303.tif 000008
【図７】
2005222303.tif 000009